NbC coating on steels
Çelikler üzerine NbC kaplama
- Tez No: 21959
- Danışmanlar: PROF. DR. EMEL GEÇKİNLİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1992
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 79
Özet
Teknolojideki hızlı gelişme, malzemelerden daha üstün nitelikler istemekte, yüksek sıcaklıklara, darbe¬ lere, gerilmelere, aşınmaya,, koro'zyona dayanım gibi bir gök özelliğin birarada bulunmasını gerektirmektedir. Özellikle gittikçe artan ve konvansiyonel alaşımların, refrakter metallerin ergime noktalarına yakınlaşan kul¬ lanım sıcaklıkları, tüm özellikleri bir malzemede bul¬ mayı imkansızlaştırmış ve karbür, borür, nitrürlere dayalı seramik kaplamaların gelişmesine yol açmıştır. Bu sınıf malzemeler,ergime noktalarının, sertliklerinin yüksek oluşu, yeterli mukavemet ve kimyasal pasiflikleri dolayısıyla aşınma şartlarının en umut verici bileşikle¬ ri durumuna gelmişlerdir. Özellikle karbürler, ilk in¬ san yapısı refrakterler olmaları sebebiyle en ilgi çeki¬ ci bileşikler sınıfını oluşturmaktadırlar. r Karakteristik olarak karbürler, sertlikleri, elekt¬ rik termal iletkenlikleri ve kararlılıkları yüksek bi¬ leşiklerdir. Bununla beraber, kırılgan olmaları karbür¬ lerin özellikle aşınma koşullarında ve yapısal uygulama¬ larda tek malzeme olarak kullanımlarını engellemiş ve karbür kaplamaların gelişimine sebep olmuştur. İlk kar¬ bür tabaka L.E. Campbell tarafından 1949'da oluşturul¬ muş fakat endüstriyel talebin azlığı dolayısıyla dikkat çekmemiştir. Sert karbür yüzeyleri oluşturmaya ilgi 1960'larda artmıştır. Zamanla, özellikle demir grubu metallerin karbür kaplama suretiyle aşınma dayanımlarını arttırmak amacıy¬ la, sementasyon^, püskürtme, buhar fazında kaplama gibi karmaşık teknikler geliştirilmiştir. Çeşitli metodlar kullanılarak elde edilen kaplama sertlikleri tablo 1 ' de gösterilmiştir.TABLD: 1. Çeşitli Metotlarla Elde Edilen Kaplama Sertliklerinin Karşılaştırması.,o.ooor n üB Scrt We*ln»li kaplamalar P* -2|3 Slntertenmt* sert bileşimler.“S »iı=^ ”f“5 «-.? ıB Difüzyon tabakaları 'o* 5 3 o £ jri^j Gah/ani k kaplamalar 5.000 - gg H.uQJJ )slah edilmiş veya sertleştirilmiş çelik l 4.000 -B * 'J| -11111 e5 ; l 3^-£f || Slj. İ g C.. < i. Sî--i £_.*!- I. i* ^ılıı 12.”.Nîîuî.nnnB W < «S 5 --. ~PS3 E3 l EonSementasyon işleminde kaplanan tabaka karbür ve anametal karışımı ikili bir yapı içerdiğinden, tamamen karbür kaplı tabakaya göre daha düşük sertlik ve aşın¬ ma performansı göstermektedir.Püskürtme işleminde hernekadar aşınma ve sıcak gaz korozyonuna karşı mükemmel sonuçlar alınsada, hem kaplama malzemesi çok pahalıdır hem de kaplanacak mal¬ zemeye yüzeyde pürüzlük oluşturucu ek işlemler gerek¬ mektedir. Buhar fazında kaplamada ise, kaplama malzemesi kaynağı olarak halojenler kullanıldığından; atmosfer kontrollü, karmaşık yapılı ve çok pahalı fırınlar ge¬ rekmektedir. Karbür veya nitrür kaplamak suretiyle mükemmel aşınma dayanımı sağlamak amacıyla en son geliştirilen buhar fazı kaplama yöntemleri, kimyasal buhar çöktürme (CUD) ile fiziksel buhar çöktürme (PUD) teknikleridir. U. Ruppert tarafından 70'lerde geliştirilen CUD ile TiC kaplama; kaplama teknolojisinde büyük ilerlemeye yol açmıştır. Fakat tüm buhar fazı kaplama işlemleri pahalı, karmaşık aletler içerdiğinden ve üretim hızları düşük olduğundan endüstriyel uygulamalarda pratik de¬ ğillerdir. Yine 70'li yıllarda daha pratik bir yöntem olarak ergimiş boraks banyosu ile açık atmosferde bor kaplama geliştirilmiştir. Bu işlem, buhar fazı tekniklerinin tersine çok basit ve ucuz aletler gerektirmekte fakat elde edilen bor tabakaları özellikle metal şekillendir¬ me kalıp ve takımlarında kullanım sağlayacak kadar t°k olmamaktadır. Bu yüzden araştırmalar CUD ile karbür kaplamanın mükemmel performansı ile horlamanın basitli¬ ğini birleştirmek için yoğunlaşmış ve Daponya'da Toyota Merkezi Araştırma ve Geliştirme Labratuarlarında T. Arai ve arkadaşları tarafından yeni ve çok pratik bir karbür kaplama yöntemi teknolojik dünyaya sunulmuştur. Toyota difüzyon (TD) işlemi olarak adlandırılan bu yön¬ tem karbür yapıcı elementleri içeren ergimiş boraks banyosu kullanarak, difüzyonla karbür kaplama işlemidir.TD işlemi ile karbon içeren metal yüzeylerine yoğun, düzgün, gözeneksiz, ince film şeklinde VC.NbC, Cr C gibi tranzisyon elementlerin karbürleri,ergimiş boraks banyosu içine Fe-U,Fe-Nb, FeCr alaşım tozları ilave edilerek, koruyucu gaz atmosferi kullanılmaksızın kaplanabilmektedir. Bu yolla, sertliği yüksek, aşınma¬ ya, korozyona, oksidasyona dayanıklı, yeterli toklukta, sürtünme katsayısı düşük ve anametale sıkı bağlı taba¬ kalar elde edilmektedir. TD işleminin avantajları şu şekilde sıralanabilir: *Kalıp ve takım ömründe uzama *Daha ucuz malzemelerle daha uzun ömür *Yağlayıcı kullanımından tasarruf *Dnarım-bakım süresinde azalma *Bakım masraflarında azalma *Üretimde artış *Ürün kalitesinde artış *Hava kirliliğine yol açmama *Kalite kontrol maliyetlerinde azalma A TD işlemi kısa zamanda Japon endüstrisinin otomobil elektrik, kimya, tekstil, döküm, dövme, soğuk-sıcak çek¬ me gibi birçok sektörüne girmiştir. Toyota grubu ve rakipleri de dahil olmak üzere birçok Japon otomobil ve parça üreticileri bu işlemden faydalanmışlardır. TD işlemi, Japonya'deki yaygın kullanımı yanında, Avustralya, Fransa, italya, Tayvan, ABD ve İngiltere gibi ülkelerde de kullanılmaktadır. Çok ucuz aletlerle, mükemmel özellikte karbür kapla¬ maların oluşturulmasını sağlayan bu işlem Türkiye gibi gelişmekte olan ve otomobil üretiminde de pay sahibiolmak isteyen bir ülke içiü çak uygundur. Fakat, iş lemin geliştiricisi özel bir şirket olduğundan, pratik teknoloji hakkında bilgi alabilmek oldukça zordur. Bu yüzden bu çalışmanın hedefi, bu tür bir karbür kaplama için kendi teknolojimizi kurabilmek, geliştirmektir. Bu amaçla, DİN 115 CrV3 çeliği üzerine, boraks ve Fe-Nb alaşım tozları içeren ergimiş banyo kullanarak, NbC tabakası oluşturulmuştur. NbC yüksek ergime noktası ve sertilğe sahip, yüksek sıcaklıkta korozyona ve aşınmaya dayanıklı, elektrik iletkenliği yüksek bir karbür bileşiğidir. Bu nedenle özellikle, koruyucu ve aşınmaya dayanıklı kaplamalarda kullanılmaktadır. Deneysel çalışmalarda önce, optimum bir kaplama banyosu elde edilmeye çalışılmış ve sonuçta % 80 boraks % 2D Fe-I\)b alaşım tozu içeren karışım tesbit edilmiştir. Elde edilen bu banyoda, 85D-1QDDDC arasında değişen sıcaklıklarda 2-4-6 saat peryotlarda, grafit pota içe risinde deneyler ile, çeşitli kalınlıklarda kaplamalar elde edilmiştir. İncelenen kaplamaların gözeneksiz, yoğun ve anametale difüzyon nedeniyle sıkı bağlı olduğu, sertliklerinin 3000-42000 Hv arasında değiştiği görül müştür. Ayrıca işlemin kinetiği ve banyonun aktivasyonu üzerinde çalışılmış, karbon atomlarının yayınması sonucu oluşan karbür tabakasının oluşum aktivasyon enerjisi 3D K.Kal/mol. olarak bulunmuştur. Aktif banyo olu şumuna sebep olarak literatürde gösterilen l\lb"0, yerine bu çalışmada NbOg bileşiği 'tesbit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
SUMMARY NbC layers were formed on DIN115Cr\/3 steel o substrates at temperatures between 850-1000 C by dipping into molten borax bath containing 20% Fe-Nb powder additions, for 2-4-6 hours time periods. The composition of bath was kept constant while, the treatment temperature and time were varied systematically. The thickness and microstructure of coated specimens were investigated by optical microscopy and the characterization of bath and coated layers were made by XRD analysis. Hardness of coated layers and substrate were measured by microhardness tester. It was seen by optical microscopy that the layers were smooth, uniform and pore free and the thickness range was between 2-17 microns. The hardness of layers were measured between 3000-4200 Hv. The process was found to be diffusion controlled and the activation energy Df carbide formation was calculated as V 30 Kcal/mol. XRD analysis of bath revealed Nb0" as the oxide which causes the bath to become active.
Benzer Tezler
- Ergimiş boraks banyosunda çeliklere vanadyum karbür kaplama
Vc coating of steels in molten borax bath
SEYED MOHAMMED MOUSAVİ KHOEE
- Fabrication of vanadium and niobium borides via milling-assisted solid state synthesis methods and sintering techniques
Vanadyum ve niyobyum borürlerin öğütme destekli katı hal sentezleme yöntemleri ve sinterleme teknikleri ile üretimi
ÖZGE BALCI
Doktora
İngilizce
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. İSMAİL DUMAN
- Termoreaktif difüzyon yöntemiyle niyobyum karbür‒bor (NbC-B) kaplanan hardox 400 çeliğin mikroyapı özelliklerinin incelenmesi ve Taguchi yöntemiyle aşınma davranışının değerlendirilmesi
Investigation of microstructure properties of niobium carbide‒boron (NbC-B) coated hardox 400 steel by termoreactive diffusion method and evaluation of wear behaviour by Taguchi method
MEHMET ERTEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiBatman ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAHYA HIŞMAN ÇELİK
DOÇ. DR. ALİ KAYA GÜR
- Fe-B esaslı sert dolgu elektrot alaşımının özellikleri üzerine W, Nb ve Cr ilavesinin etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of added W, Nb and Cr on the properties of Fe-B based hard filler electrode alloy
ORHAN AKYILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR ŞEN
- AISI D3 soğuk iş takım çeliği yüzeyinde niyobyum karbür kaplamalarının oluşturulabilirliği, aşınma ve korozyon davranışlarının incelenmesi
Investigation of formability, wear and corrosion behaviors of niobium carbide coatings on AISI D3 cold work tool steel
HASAN HÜSEYİN AÇIKGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ GÜNEN
PROF. DR. İSMAİL HAKKİ KARAHAN